Tài nguyên nước đóng vai trò vô cùng quan trọng trong cuộc sống. Nó là yếu tố quyết định sự sống còn của con người và các loài sinh vật trên trái đất. Ai cũng mong muốn được sử dụng nguồn nước trong sạch và dồi dào, nhưng nước không phải là tài nguyên vô hạn.

Hiện nay đa phần nước chúng ta đang sử dụng mà không qua bất kỳ hệ thống xử lý nào. Thì đa phần là nước cứng nhưng ở mức độ nặng nhẹ khác nhau. Vậy nước cứng là gì? Tác hại của nước cứng ra sao? Và cách xử lý nước cứng tại nhà như thế nào? Mọi thắc mắc sẽ được giải đáp đầy đủ và chi tiết trong bài viết này nhé.

Nước cứng là gì?

Nước cứng là nước có chứa hàm lượng chất khoáng cao, chủ yếu là hai ion Canxi Ca+ và Magie Mg+. Ngoài ra những kim loại khác như Stronti, Nhôm, Bari, Mangan, Kẽm cũng có thể gây ra hiện tượng nước cứng. Nhưng vì hàm lượng của chúng rất thấp nên thường được xem như không đáng kể.

Nước rất cứng

Quá trình hình thành nước cứng như thế nào?

Nếu nói và hiểu theo cách đơn giản thì nước cứng được hình thành từ nước mềm. Sau khi đi qua các tầng địa chất, tiếp xúc với đất đá nước mềm hấp thụ các khoáng chất như Ca và Mg và trở thành nước cứng.

Nước cứng hình thành như thế nào?

Nếu định nghĩa theo phản ứng hóa học thì việc hình thành nước cứng được giải thích như sau:

• CO₂  có trong không khí sẽ được hấp thụ vào nước mặt và các tầng nước ngầm tạo ra H₂CO₃ 

CO₂  + H₂O → H₂CO₃

• Sau đó Axit cacbonic (H₂CO₃)) sẽ hòa tan với những loại đá khoáng như Canxi Cacbonat (CaCO₃ ) và Magie cacbonat (MgCO₃) hoặc đá vôi có chứa CaCO_3. Để tạo ra Ca+ và Mg+ có tồn tại trong nước

H₂CO₃ + CaCO₃  → Ca₂+ + 2HCO₃^–

 H₂CO₃ + MgCO₃  → Mg₂+ + 2HCO₃^–

Tổng hợp lại quá trình CO2 hấp thụ vào nước và hòa tan các đá khoáng. Cho đến khi đạt được dung dịch loãng chứa muối Hidro cacbonat của canxi và magie thì kết thúc. Được thể hiện qua phương trình hóa học tổng quát sau:

CaCO₃ + CO₂ + H₂O ⇋ Ca₂+ + 2HCO₃^–

Tổng hợp các cách xử lý nước cứng tại nhà

Với từ khóa “ cách xử lý nước cứng”, “xu ly nuoc cung”, “cach xu ly nuoc cung”…Google sẽ trả về hàng triệu bài viết với các phương pháp xử lý nước cứng khác nhau. Nhưng tôi tin chắc rằng khi bạn đọc được bài viết này. Bạn sẽ không còn cảm thấy mơ hồ về nước cứng , bạn sẽ thấy các minh chứng phản ứng hóa học rõ ràng. Và có khá nhiều phương pháp xử lý nước cứng tại nhà để bạn thử nghiệm.

Phương pháp xử lý nước cứng

Nhưng trước khi xử lý nước cứng bạn phải xác định được độ cứng của nguồn nước cần xử lý. Sau đó mới áp dụng các phương pháp xử lý nước cứng phù hợp nhất để cho hiệu quả cao nhé.

Xử lý nước cứng bằng phương pháp nhiệt

Đây là cách xử lý nước cứng đơn giản mà chúng ta bắt gặp hàng ngày. Đó là việc đun nóng hoặc chưng cất nước để muối Hidrocacbonat trong nước bị nhiệt phân thành muối không tan. 

Ca(HCO₃)₂  →  CaCO₃+ CO₂ + H₂O

Mg(HCO₃)₂  →  MgCO₃ + CO₂ + H₂O

Muối không tan  CaCO₃ và MgCO₃ sẽ lắng cặn và bám vào thành hoặc đáy của các thiết bị đun nước. Đó chính là những cặn trắng đóng lại ở ấm siêu tốc, ấm đun điện, nồi, siêu… khi chúng ta đun nước sôi.

Nhưng phương pháp này không thể xử lý nước có độ cứng cao. Nó chỉ có thể áp dụng và có hiệu quả đối với loại nước cứng tạm thời. Và các chuyên gia khuyến cáo rằng “Đối với phương pháp xử lý nước cứng này thì Nước chỉ nên sử dụng trong vòng 24h”

Xử lý nước cứng bằng Vôi và Soda

Trong thực tế việc xử lý nước cứng bằng hóa chất hay còn gọi là phương pháp kết tủa. Chúng ta sẽ dùng các hóa chất bình thường như vôi, soda, xút, photphat natri… để tạo ra các hợp chất không tan của ion Ca²⁺ và Mg^2+.. 

Sử dụng vôi và soda  để làm mềm nước là cách làm phổ biến. Chúng ta sử dụng vôi tôi (Ca(OH)2) và soda (Na₂CO₃) cho vào nước để tạo ra kết tủa CaCO₃,, Mg(OH)₂. Nhằm giúp loại bỏ Ca²⁺ và Mg²⁺ ra khỏi nước do các hợp chất CaCO₃ và Mg(OH)₂ có tính tan thấp. Chúng sẽ kết tụ tạo thành bông cặn, sau đó được tách ra khỏi nước bằng các biện pháp kết bông, lắng, lọc.

• Phản ứng xảy ra trong khi xử lý nước có độ cứng tạm thời

H₂O + CO₂ + Ca(OH)₂  → CaCO₃↓ + 2H₂O

Ca(HCO₃)₂ + Ca(OH)₂  → CaCO₃↓ + 2H₂O

Mg(HCO₃)₂ + 2Ca(OH)₂  → 2CaCO₃↓ + Mg(OH)₂ + 2H₂O

• Phản ứng xảy ra khi xử lý nước có độ cứng cao

CaSO₄ + Na₂CO₃ → CaCO₃↓ + Na₂SO₄

CaCl₂ + Na₂CO₃ → CaCO₃↓ + 2 NaCl

MgSO₄ + Ca(OH)₂ + Na₂CO₃→ Mg(OH)₂↓ + CaCO₃↓ + Na₂SO₄

MgCl₂ + Ca(OH)₂ → Mg(OH)₂↓ + CaCl₂

Đối với phương pháp này một yêu cầu cần thiết là phải thay đổi nồng độ pH của dung dịch. Để tạo tính kiềm giúp hỗ trợ phản ứng tạo kết tủa. Tối thiểu pH 9,4 với Ca²⁺ và pH 10,6 với Mg²⁺ (chính vôi tôi Ca(OH)₂ giúp tăng pH cho dung dịch)

Cách xử lý nước cứng bằng phương pháp trao đổi Ion

Đây là phương pháp xử lý nước có độ cứng cao cho hiệu quả tốt nhất. Nước cần xử lý sẽ được đi qua một thiết bị chứa những hạt nhựa trao đổi Ion. Những hạt nhựa ion này không bị hòa tan trong nước. Chúng được làm từ polyme và chứa những nhóm chức mang điện tích âm. liên kết yếu với những ion trái dấu (mang điện tích dương) đảm bảo trung hòa điện tích.

Cấu tạo nước cứng

Khi dòng nước cần xử lý đi qua, những ion trái dấu (Na⁺) dễ dàng tách khỏi polyme và di chuyển vào dung dịch. Chúng sẽ đổi chỗ cho các cation có sẵn trong dung dịch. Các cation (Ca²⁺, Mg²⁺) trong nước cứng sẽ liên kết với các nhóm thế của polyme (-SO₃^– )

2 R−SO₃^–−Na⁺ + Ca²⁺ ⇌ (R−SO₃^–)₂Ca + 2 Na⁺ 

R là công thức rút gọn của mạch polyme

Như vậy sau khi nước cứng đi qua thiết bị chứa hạt trao đổi ion sẽ làm giảm nồng độ Ca²⁺ , Mg²⁺. Thế vào đó là Na+ sẽ tồn tại trong dung dịch

Cách xử lý nước cứng bằng công nghệ RO

Ngày nay các thiết bị xử lý nước cứng để sử dụng công nghệ lọc RO (hệ thống lọc nước RO). Đây là công nghệ thẩm thấu ngược giúp xử lý nước cứng thành nước mềm một cách triệt để nhất. Sản phẩm của công nghệ này là nguồn nước gần tinh khiết có thể sử dụng trực tiếp. 

Nước cứng là gì? Cách xử lý nước cứng như thế nào?

Thẩm thấu ngược là giải pháp dùng màng lọc kỹ thuật để loại bỏ các phân tử lớn. Tách các ion tồn tại dưới dạng muối khoáng hòa tan. Bằng cách dùng áp lực của máy bơm để đẩy nước qua màng bán thấm (Yêu cầu máy bơm tạo ra áp lực đủ lớn để đẩy nước qua màng lọc). Khi các muối khoáng bị hòa tan các hóa chất, chất rắn, Ca²⁺ Mg²⁺… Sẽ bị giữ ở lại bên áp lực của màng và thải ra ngoài môi trường . Và chỉ có nước sạch sẽ được đẩy qua màng bán thấm và lưu chuyển đi sử dụng.

Trên đây là các phương pháp xử lý nước cứng thông dụng nhất. Hi vọng bài viết sẽ giúp được các bạn trong việc xử lý nguồn nước gia đình mình. DKSmart chuyên xử lý nước cứng bằng việc thiết kế và xây dựng hệ thống lọc nước RO tinh khiết, lắp đặt cho hộ gia đình, tòa nhà, khu công nghiệp v.v..v. Liên hệ với chúng tôi để được tư vấn miễn phí khi bạn cần nhé.